一种置换器结构及超低温制冷机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种置换器结构，包括气缸和第一级置换器、第二级置换器，第二级置换器包括第二筒体、第二蓄冷部件和焊接在第二筒体两端的顶帽和底帽；所述顶帽中心设有贯通的安装孔，安装孔内设有第一分隔组件；所述底帽顶部设有安装槽，安装槽内设有第二分隔组件，安装槽侧壁设有过流孔；所述第一级置换器与第二级置换器通过连接体相连接。本实用新型专利技术通过焊接的方式固定顶帽及底帽，缩短顶帽及底帽在第一筒体内的延伸长度，增加蓄冷材料的填充量，能够有效改善制冷机的制冷性能；同时过滤组件在顶帽、底帽内部焊接为一体，进一步减小第一筒体内部的占用体积，方便制造与维护。本实用新型专利技术还公开了一种包括置换器结构的超低温制冷机。温制冷机。温制冷机。

【技术实现步骤摘要】
一种置换器结构及超低温制冷机


[0001]本技术涉及制冷机设备，尤其涉及一种置换器结构及超低温制冷机。

技术介绍

[0002]GM制冷机通过容纳与气缸内的活塞往复运动来改变膨胀空间的体积，配合给定相位的配气阀门，使得制冷剂气体在膨胀空间内膨胀产生冷量，并通过冷端换热器将冷量传送到待冷却物体。GM制冷机各级具备气缸及设置于气缸内的各级置换器，蓄冷材料被填充在各级置换器内部，通过蓄冷材料与冷、热流体之间的换热来使得制冷机达到所设定的温度。超低温制冷机制冷性能极大地与蓄冷材料的填充量相关，一般地，蓄冷材料的增加会导致超低温制冷机制冷性能的提升。但是，蓄冷材料的增加另一方面会造成容纳所述蓄冷材料的置换器尺寸增加，这在特定情况下是不被允许的。
[0003]在现有两级超低温制冷机中，第一级置换器与第二级置换器之间是通过连接销以及圆柱状的连接体进行连接。由于在运行过程中，置换器的位置需要随运行进行微调，因此第一级置换器与第二级置换器之间的连接并非刚性连接。第二级置换器相对于第一级置换器能够沿着连接销轴向以及垂直轴向方向进行移动。在限定置换器总长的情况下，也就压缩了蓄冷材料的填充长度，造成超低温制冷机制冷性能下降。
[0004]此外，现有的第二级置换器上部顶帽、下部底帽与筒体之间一般通过螺纹和销钉固定，这一部分需要一定距离，而在此距离内一般无法填充蓄冷材料，因此也造成蓄冷材料填充长度的减少。

技术实现思路

[0005]技术目的：本技术的目的是提供一种增加蓄冷材料填充量、提升制冷机性能的置换器结构。
>[0006]技术方案：本技术提出了一种置换器结构，包括气缸和设于气缸内部的第一级置换器、第二级置换器，第一级置换器低温端与第二级置换器高温端相连接，第二级置换器低温端连通第二级膨胀腔；第一级置换器包括第一筒体和第一蓄冷部件；其特征在于：第二级置换器包括第二筒体、第二蓄冷部件和焊接在第二筒体两端的顶帽和底帽；所述顶帽中心设有贯通的安装孔，安装孔内设有第一分隔组件；所述底帽顶部设有安装槽，安装槽内设有第二分隔组件，安装槽侧壁设有连通第二筒体内部与第二级膨胀腔的过流孔；所述第一级置换器与第二级置换器通过连接体相连接，连接体一端通过销轴固定在安装孔内，另一端通过销轴固定在第一筒体底部。
[0007]优选地，所述顶帽的安装孔底部设有凹槽部；所述第一分隔组件安装在凹槽部，包括第一过滤部件和第一固定部件，第一过滤部件上下两侧均设有第一支撑部件，第一固定部件设于最外侧，与凹槽部内环面焊接固定。
[0008]优选地，所述第二分隔组件的外侧面不超出底帽上端面；所述第一分隔组件的外侧面不超出顶帽的下端面。
[0009]优选地，所述第二分隔组件包括第二过滤部件和第二固定部件，第二过滤部件上下两侧均设有第二支撑部件，第二固定部件设于最外侧，与安装槽内环面焊接固定。
[0010]优选地，所述顶帽顶部设有搭接在第一筒体顶端与第一筒体焊接相连的第一凸缘部，所述第一筒体内周面设有容纳顶帽的第一凹缘部。
[0011]优选地，所述底帽底部设有承接在第一筒体底端与第一筒体焊接相连的第二凸缘部，所述第一筒体内周面设有容纳底帽的第二凹缘部。
[0012]优选地，所述第二过滤部件的厚度大于过流孔直径，过流孔对应设于第二过滤部件的厚度范围内，沿周侧均匀分布，防止第二筒体内的蓄冷材料经由过流孔进行泄漏。
[0013]优选地，所述第一过滤部件、第二过滤部件采用12～40片100目～300目的丝网，材质为不锈钢或者磷青铜；所述第一支撑部件、第二支撑部件采用1～3片10目～50目的丝网；所述第一固定部件、第二固定部件采用1～2片具有均匀开口的孔板或者挡圈，材质为不锈钢。
[0014]本技术还提出了一种超低温制冷机，包括所述的置换器结构。
[0015]有益效果：与现有技术相比，本技术具有如下优点：本技术通过焊接的方式固定顶帽及底帽，缩短顶帽及底帽在第一筒体内的延伸长度，增加蓄冷材料的填充量，且通过分隔组件阻止颗粒状蓄冷材料通过，能够有效改善制冷机的制冷性能；同时分隔组件在顶帽、底帽内部焊接为一体，进一步减小第一筒体内部的占用体积，还方便制造与维护。
附图说明
[0016]图1为本技术的制冷机结构示意图；
[0017]图2为本技术的顶帽结构示意图；
[0018]图3为本技术的顶帽沿中轴线的剖视图；
[0019]图4为本技术的底帽结构示意图；
[0020]图5为本技术的底帽沿中轴线的剖视图；
[0021]图6为本技术与现有技术对比示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术的技术方案作进一步说明。
[0023]如图1所示，一种超低温制冷机，包括置换器结构，还包括与置换器结构相连的氦气压缩机8、进气管道9、供给阀10、回流阀11和回气管道12，以及驱动置换器结构工作的驱动电机13和曲柄凸轮机构14。
[0024]超低温制冷机所使用的置换器结构包括气缸1、第一级置换器2、第二级置换器3、第一级冷端换热器4以及第二级冷端换热器5。
[0025]考虑到强度、导热系数、氦隔离能力等，气缸1使用不锈钢材质。
[0026]气缸1内部容纳第一级置换器2和第二级置换器3，其温度较高侧为高温端，温度较低侧为低温端。第一级置换器2高温端与气缸1之间形成室温腔61，第一级置换器2低温端与气缸1之间形成第一级膨胀腔64，第二级置换器3低温端与气缸1之间形成第二级膨胀腔65。室温腔61连通进气管道9、回气管道12。第一级冷端换热器4设于第一级置换器2的低温端，第二级冷端换热器5设于第二级置换器3的低温端。
[0027]第一级冷端换热器4和第二级冷端换热器5是制冷机直接导出冷量的部件，需要在低温下具有较大的热导率，采用无氧铜材质。
[0028]第一级置换器2通过曲柄凸轮机构14与驱动电机13连接，由驱动电机13带动在气缸1内轴向往复运动。第一级置换器2包括第一筒体21和第一蓄冷部件22。气缸1顶部开有使室温腔61中制冷工质进入第一级蓄冷部件22内的第一气体流路62，底部有使得第一级蓄冷部件22内的制冷工质进入第一级膨胀腔64的第二气体流路63。第一级蓄冷部件22填充在第一筒体21内部，采用较小直径的金属丝编织而成的丝网填料，材料采用不锈钢，第一筒体21的材料由胶木构成。第一级置换器2外侧设有第一级密封结构66，使得制冷工质不能在其低温端与高温端之间直接流动，减小泄漏和热损失。
[0029]第二级置换器3包括第二筒体31、第二级蓄冷部件32、顶帽33及底帽34。
[0030]如图2、3所示，顶帽33搭接在第一筒体31顶端，顶部设有第一凸缘部332，与第二筒体31相连，第二筒体31内周侧设有容纳顶帽33的第一凹缘部；顶帽33中心设有贯通的安装孔331，安装孔331底部设有凹槽部334，凹槽部334装嵌有第一分隔组件333，第一分隔组件333包括第一过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种置换器结构，包括气缸和设于气缸内部的第一级置换器、第二级置换器，第一级置换器低温端与第二级置换器高温端相连接，第二级置换器低温端连通第二级膨胀腔；第一级置换器包括第一筒体和第一蓄冷部件；其特征在于：第二级置换器包括第二筒体、第二蓄冷部件和焊接在第二筒体两端的顶帽和底帽；所述顶帽中心设有贯通的安装孔，安装孔内设有第一分隔组件；所述底帽顶部设有安装槽，安装槽内设有第二分隔组件，安装槽侧壁设有连通第二筒体内部与第二级膨胀腔的过流孔；所述第一级置换器与第二级置换器通过连接体相连接，连接体一端通过销轴固定在安装孔内，另一端通过销轴固定在第一筒体底部。2.根据权利要求1所述的一种置换器结构，其特征在于，所述顶帽的安装孔底部设有环形的凹槽部；所述第一分隔组件安装在凹槽部，包括第一过滤部件和第一固定部件，第一过滤部件上下两侧均设有第一支撑部件，第一固定部件设于最外侧，与凹槽部内环面焊接固定。3.根据权利要求2所述的一种置换器结构，其特征在于，所述第二分隔组件包括第二过滤部件和第二固定部件，第二过滤部件上下两侧均设有第二支撑部件，第二固定部件设于最外侧，与安装槽内环面焊接固定。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志坡，何韩军，朱良友，张诚，李奥，
申请(专利权)人：中船重工鹏力南京超低温技术有限公司，
类型：新型
国别省市：